1999 Yılında İstanbul Tıp Fakültesi'nde başladığı mesleki eğitimini, fakülteden sonra yine İstanbul Tıp Fakültesi'nde Genel Cerrahi uzmanlığı ile tamamladı. Mesleğine kamuda devam ederken, 2009 yılında Avusturya'da Obezite ve Metabolik Cerrahi konusunda Prof. Dr. Karl Miller'ın yanında çalışmalarda bulundu. 2010 yılında T.C. Sağlık Bakanlığı görevlendirmesi ile İ.Ü. İstanbul Tıp Fakültesi Genel Cerrahi Anabilim Dalı'nda Obezite ve Metabolik Cerrahi - İleri Düzey Laparoskopik ve Minimal İnvazif Cerrahi konusunda rotasyonunu tamamladı. Dr. Tuğrul Demirel aktif olarak ileri düzey laparoskopik cerrahi konusunda çalışmalarda bulunmaktadır. Obezite cerrahisinin yanısıra, Laparoskopik Mide Fıtığı Cerrahisi, karın duvarı fıtıkları ve kalınbarsak kanserinin laparoskopik tedavisi ile profesyonel olarak özellikle ilgilenmektedir. 2010 Ağustosundan bu yana İstanbul'da özel sektörde Obezite ve Genel Cerrahi Uzmanı olarak çalışmaktadır.